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气象预报很难精准
２００４年一个星期六的下午，一对新人在美东佛蒙特州的一个小岛上举行婚礼。气象预报说今天是个好天，实际天气比预报的还要好。
然而，新郎新娘亲吻过后，就开始变天了。那阵狂风持续了不过几秒钟，却像龙卷风般怪异不可预测，举行婚礼的大帐篷被连根拔起，很多宾客被飞舞的尖桩和玻璃击伤。
繁华或毁灭、活命或死亡，也许就取决于精确的气象预报。因此，我们要求气象学家做到几乎不可能的事：弄清楚整个地球大气层的戏剧性变化，然后告诉我们，在这里，今天，下午４点３０分，会发生什么事。
气象所涉及的许多物理作用，我们几十年甚至几百年来都已有所理解，然而，那些力量组合的方式与遵循的变数是如此众多，精准的气象预报总是可望而不可及。
资料总是不够用
想推断未来天气，就必须了解当下情形，也就是气象学家所谓的“目前状况”。这是气象学最为艰巨的任务之一。
美国国家气象局每天都要接收大量观测资料，有来自地面观测站的１９．２万笔、来自船只的２７００笔、来自气象浮标的ｌ．８万笔、来自飞机的１１．５万笔、来自气球的大约２５万笔，以及来自卫星的１．４亿笔。此外还有通过海外观测网络取得的无数资料。然而这一切都还嫌不足。
当今的气象预报是由电脑模式挑大梁，它需要更多、更整齐的气象数据，数据必须来自涵盖全球且延伸入大气层的网格上均匀分布的各个点，且每小时要更新一次，每分钟更新一次更好。但现实世界中这是办不到的：卫星很难看透厚厚的云层，也无法详细掌握风况；气象站、气球、飞机和船在全球分布不均；而很多地方，例如非洲等贫穷大陆上的大片地区，连地面观测都极为稀少。
借助大气模拟机
为了弥补那些观测空白，气象学家以大气层近期的最佳图像为本推算未来，获得气象“预报”。
这台被称为“数值模拟”的时光机，其实是一种大气的电脑模式，不是由空气和水蒸气组成，而是数据和方程式。方程式描述了影响天气的关键过程，例如气流、蒸发、地球自转，以及水在凝结或冻结时的热量释放等。当气象学家在模式中输入大气情况的数据并执行方程式后，模式就会预测大气如何发展。
这项计算极为费力。位于马里兰州盖瑟士堡的“国家环境预报中心”（ＮＣＥＰ）电脑中心，如今在一台称作“蓝机”的超级电脑上进行大量数学方程式的运算，该电脑是世界上最强大的气象预报设备之一。这台新机器很像一座放满高科技档案柜的仓库，目前尚未全速运作，不过到２００９年时，它就可以在一秒钟内处理８．６万亿笔计算。
然而，就算是最精密的电脑模式，也大幅简化了真正的大气状况。某些模式可以推算出１６天后的情形，但在那种情况下，精确性已经大为降低，只能预测气温是否会高于或低于正常月平均值。这一切都表示我们需要更多的电脑运算。
“蝴蝶效应”让问题复杂
还有一种叫做“蝴蝶效应”的东西让问题变得更加复杂：一只蝴蝶在地球一侧拍翅而产生的微乎其微的风，可能在地球的另一侧引发一场风暴。这虽然是夸大其辞，但也蕴含着些许真理：某些微小的因素，都有可能对天气造成举足轻重的影响。
举例来说，风向的轻微变化可能会让一场风暴偏离预期路径好几公里。在冬季，不及一度的温差就可以决定是下雨、下雪、下冻雨，还是下雾。那点小小的区别，对数百万人的影响可大了。
为了因应蝴蝶效应，气象预报人员仰赖一种称为“系集预报”的策略。他们以一套初始条件为基础，做出许多组预报。每一组都加入略微差异的“扰荡”，例如风速每小时一公里的增减、一度的温度变化、湿度一个百分点的不同等。这么一来，预报就成了统计学：比方说，５０笔电脑运算结果中有４３笔指出会下雪，７笔则预测下雨。正因如此，许多气象预报都使用像“可能”或“很可能”这样的字眼，且用百分比来表达降水几率。
气象学家做预测
电脑没有最后决定权。电脑模式得出结论后，输出的信息会被转换成较易读的图表，在美国的话就是送往水文气象预报中心（ＨＰＣ）。在那里，血肉之躯的气象学家根据机器得出的结论再做进一步预测。
某个秋日，气象预报员布鲁斯·泰瑞坐在两侧都是电脑荧幕的工作站前。就那一天而言，泰瑞的任务是判断雨会降在哪里、雨量有多少。电脑已经交出了它的最佳预测，现在轮到他凭直觉判断了。他预报，暴风中心将会在凌晨为华盛顿特区带来大雨，且暴风的前缘会在新英格兰上方，极有可能带来降雪。第二天，人们将发现他所言不假。
事实上，像布鲁斯·泰瑞这样的ＨＰＣ工作人员所做的不是真正的预报，而是提供给下面１２５家地方气象台的“指南”或“建议”。商业气象预报人员也是运用这些基本资讯来供应气象“产品”，像是电台、报纸、电视台和网站所需的花哨地图和卫星图等。有些人甚至专门出售天气预报给想要找到最佳海滩的冲浪者，或是必须提前收到霜害警报的养兰人。
天气预测变火警预测
还有一些预报人员的工作领域已超出了天气本身，转而关注天气对基础设施、环境和经济造成的影响。在佛罗里达，研究人员正把天气预测转变成火警预报。
野火对于佛罗里达扩张中的郊区一直是个很大的威胁：曾被开垦用来种植农作物的郊区土地如今长满了灌丛和树木，在亚热带的气候中欣欣向荣。佛罗里达每年１２月到翌年５月是漫长的旱季，接下来的雷电季节又是美国本土中最剧烈的，更增添了火灾的危险。刻意引燃的林火称为“计划焚烧”，可以降低这种风险，但得天气恰当才行，因为热风可能使火势失控。
因此，气象学家们试着把天气预报与火警电脑模拟相结合，以推测计划焚烧的火势会如何发展。这并非易事，因为火会创造自己的天气。例如，火的上升气流会吸入空气，产生风，助长火势。但研究人员希望发明一种工具来告诉林务官员，该在何时何地放火，以及烟雾会如何扩散。
天气预报前景尚好
那么，预报一般的天气，例如大多数人生活中会遇到的寒流、毛毛雨和阳光，前景又如何？波尔德的大学大气研究联盟主席李察·安特斯说：正稳定进步中。
更精细的模式和更快的电脑将会加速这项进展。举例来说，在美国一些主要城市进行的密集计算实验计划已经能够预报２４小时后的雷暴，且误差不过几公里。尽管这还不足以保证野餐或婚礼不碰上雷暴，但对机场来说已经很有用了。
新生代的卫星将有助于突破目前天气预报的限制。如果计划进行顺利，从今年１２月起，美国与中国台湾合作的卫星，将借由接收全球定位卫星发送出来的无线电讯号来探索大气层。这６颗微卫星将会收集穿过大气后又进入太空的全球定位讯号，分析无线电波波速受到温度和湿度的影响，创造出一幅包含这些大气属性的全球大气图。
另外有些卫星则会利用光对大气层进行取样。有一种称为“激光雷达”的技术（ＬＩＤＡＲ，全名“光线探测和测距系统”），运作方式就像一支光线雷达测速枪。它先发出激光脉冲，再侦测空气分子和尘埃粒子反射回来的光线，借此测出风速。用卫星载送的激光雷达，可以在测量站稀少的大洋上空追踪风迹，而大洋正是飓风和台风的诞生地。
２００４年一个星期六的下午，一对新人在美东佛蒙特州的一个小岛上举行婚礼。气象预报说今天是个好天，实际天气比预报的还要好。
然而，新郎新娘亲吻过后，就开始变天了。那阵狂风持续了不过几秒钟，却像龙卷风般怪异不可预测，举行婚礼的大帐篷被连根拔起，很多宾客被飞舞的尖桩和玻璃击伤。
繁华或毁灭、活命或死亡，也许就取决于精确的气象预报。因此，我们要求气象学家做到几乎不可能的事：弄清楚整个地球大气层的戏剧性变化，然后告诉我们，在这里，今天，下午４点３０分，会发生什么事。
气象所涉及的许多物理作用，我们几十年甚至几百年来都已有所理解，然而，那些力量组合的方式与遵循的变数是如此众多，精准的气象预报总是可望而不可及。
资料总是不够用
想推断未来天气，就必须了解当下情形，也就是气象学家所谓的“目前状况”。这是气象学最为艰巨的任务之一。
美国国家气象局每天都要接收大量观测资料，有来自地面观测站的１９．２万笔、来自船只的２７００笔、来自气象浮标的ｌ．８万笔、来自飞机的１１．５万笔、来自气球的大约２５万笔，以及来自卫星的１．４亿笔。此外还有通过海外观测网络取得的无数资料。然而这一切都还嫌不足。
当今的气象预报是由电脑模式挑大梁，它需要更多、更整齐的气象数据，数据必须来自涵盖全球且延伸入大气层的网格上均匀分布的各个点，且每小时要更新一次，每分钟更新一次更好。但现实世界中这是办不到的：卫星很难看透厚厚的云层，也无法详细掌握风况；气象站、气球、飞机和船在全球分布不均；而很多地方，例如非洲等贫穷大陆上的大片地区，连地面观测都极为稀少。
借助大气模拟机
为了弥补那些观测空白，气象学家以大气层近期的最佳图像为本推算未来，获得气象“预报”。
这台被称为“数值模拟”的时光机，其实是一种大气的电脑模式，不是由空气和水蒸气组成，而是数据和方程式。方程式描述了影响天气的关键过程，例如气流、蒸发、地球自转，以及水在凝结或冻结时的热量释放等。当气象学家在模式中输入大气情况的数据并执行方程式后，模式就会预测大气如何发展。
这项计算极为费力。位于马里兰州盖瑟士堡的“国家环境预报中心”（ＮＣＥＰ）电脑中心，如今在一台称作“蓝机”的超级电脑上进行大量数学方程式的运算，该电脑是世界上最强大的气象预报设备之一。这台新机器很像一座放满高科技档案柜的仓库，目前尚未全速运作，不过到２００９年时，它就可以在一秒钟内处理８．６万亿笔计算。
然而，就算是最精密的电脑模式，也大幅简化了真正的大气状况。某些模式可以推算出１６天后的情形，但在那种情况下，精确性已经大为降低，只能预测气温是否会高于或低于正常月平均值。这一切都表示我们需要更多的电脑运算。
“蝴蝶效应”让问题复杂
还有一种叫做“蝴蝶效应”的东西让问题变得更加复杂：一只蝴蝶在地球一侧拍翅而产生的微乎其微的风，可能在地球的另一侧引发一场风暴。这虽然是夸大其辞，但也蕴含着些许真理：某些微小的因素，都有可能对天气造成举足轻重的影响。
举例来说，风向的轻微变化可能会让一场风暴偏离预期路径好几公里。在冬季，不及一度的温差就可以决定是下雨、下雪、下冻雨，还是下雾。那点小小的区别，对数百万人的影响可大了。
为了因应蝴蝶效应，气象预报人员仰赖一种称为“系集预报”的策略。他们以一套初始条件为基础，做出许多组预报。每一组都加入略微差异的“扰荡”，例如风速每小时一公里的增减、一度的温度变化、湿度一个百分点的不同等。这么一来，预报就成了统计学：比方说，５０笔电脑运算结果中有４３笔指出会下雪，７笔则预测下雨。正因如此，许多气象预报都使用像“可能”或“很可能”这样的字眼，且用百分比来表达降水几率。
气象学家做预测
电脑没有最后决定权。电脑模式得出结论后，输出的信息会被转换成较易读的图表，在美国的话就是送往水文气象预报中心（ＨＰＣ）。在那里，血肉之躯的气象学家根据机器得出的结论再做进一步预测。
某个秋日，气象预报员布鲁斯·泰瑞坐在两侧都是电脑荧幕的工作站前。就那一天而言，泰瑞的任务是判断雨会降在哪里、雨量有多少。电脑已经交出了它的最佳预测，现在轮到他凭直觉判断了。他预报，暴风中心将会在凌晨为华盛顿特区带来大雨，且暴风的前缘会在新英格兰上方，极有可能带来降雪。第二天，人们将发现他所言不假。
事实上，像布鲁斯·泰瑞这样的ＨＰＣ工作人员所做的不是真正的预报，而是提供给下面１２５家地方气象台的“指南”或“建议”。商业气象预报人员也是运用这些基本资讯来供应气象“产品”，像是电台、报纸、电视台和网站所需的花哨地图和卫星图等。有些人甚至专门出售天气预报给想要找到最佳海滩的冲浪者，或是必须提前收到霜害警报的养兰人。
天气预测变火警预测
还有一些预报人员的工作领域已超出了天气本身，转而关注天气对基础设施、环境和经济造成的影响。在佛罗里达，研究人员正把天气预测转变成火警预报。
野火对于佛罗里达扩张中的郊区一直是个很大的威胁：曾被开垦用来种植农作物的郊区土地如今长满了灌丛和树木，在亚热带的气候中欣欣向荣。佛罗里达每年１２月到翌年５月是漫长的旱季，接下来的雷电季节又是美国本土中最剧烈的，更增添了火灾的危险。刻意引燃的林火称为“计划焚烧”，可以降低这种风险，但得天气恰当才行，因为热风可能使火势失控。
因此，气象学家们试着把天气预报与火警电脑模拟相结合，以推测计划焚烧的火势会如何发展。这并非易事，因为火会创造自己的天气。例如，火的上升气流会吸入空气，产生风，助长火势。但研究人员希望发明一种工具来告诉林务官员，该在何时何地放火，以及烟雾会如何扩散。
天气预报前景尚好
那么，预报一般的天气，例如大多数人生活中会遇到的寒流、毛毛雨和阳光，前景又如何？波尔德的大学大气研究联盟主席李察·安特斯说：正稳定进步中。
更精细的模式和更快的电脑将会加速这项进展。举例来说，在美国一些主要城市进行的密集计算实验计划已经能够预报２４小时后的雷暴，且误差不过几公里。尽管这还不足以保证野餐或婚礼不碰上雷暴，但对机场来说已经很有用了。
新生代的卫星将有助于突破目前天气预报的限制。如果计划进行顺利，从今年１２月起，美国与中国台湾合作的卫星，将借由接收全球定位卫星发送出来的无线电讯号来探索大气层。这６颗微卫星将会收集穿过大气后又进入太空的全球定位讯号，分析无线电波波速受到温度和湿度的影响，创造出一幅包含这些大气属性的全球大气图。
另外有些卫星则会利用光对大气层进行取样。有一种称为“激光雷达”的技术（ＬＩＤＡＲ，全名“光线探测和测距系统”），运作方式就像一支光线雷达测速枪。它先发出激光脉冲，再侦测空气分子和尘埃粒子反射回来的光线，借此测出风速。用卫星载送的激光雷达，可以在测量站稀少的大洋上空追踪风迹，而大洋正是飓风和台风的诞生地。